Statut épistémologique de la fonction d'onde

[inviteddd26fb4]

Bonjour,

Dans leur article Quantum Theory Needs No "Interpretation", Fuch et Peres indiquent que selon eux:
- "la théorie quantique ne décrit pas la réalité physique. Ce qu'elle fait est de fournir un algorithme permettant de calculer des probabilités d'événements macroscopiques ("clics de détecteurs") qui sont les conséquences de nos interventions expérimentales";
- "une fonction d'onde n'est qu'une expression mathématique destinée à évaluer des probabilités et dépend de celui qui fait ce calcul".

Ce point de vue est-il en accord avec l'état actuel de la physique quantique? Est-il possible de caractériser autrement la fonction d'onde sans tomber dans l'arbitraire et la spéculation?

Bien cordialement,

Fjord
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[Paraboloide_Hyperbolique]

D'accord avec la première assertion: philosophiquement parlant une théorie physique n'est qu'un modèle de la réalité (en théorie quantique on parle d'ailleurs du Modèle Standard).

Pas d'accord avec la seconde assertion: la fonction d'onde ne dépend pas de celui qui fait les calculs (ou qui mène les expèriences), sinon on aurait déjà eu de sérieux problèmes de reproductibilité des résultats.

[invite6754323456711]

Est-il possible de caractériser autrement la fonction d'onde sans tomber dans l'arbitraire et la spéculation?

L’auto référence de ton énoncé laisse percevoir l'arbitraire et la spéculation. L'objectif de l'article est "Our purpose here is to explain the internal consistency of an “interpretation without interpretation” for quantum mechanics. Nothing more is needed for using the theory"

Si on en reste à son aspect prédictif, nul besoin de chercher une métaphysique pour satisfaire nos a-priori.

Patrick

[Amanuensis]

Le fonction d'onde est bien relative (dépendant de l'observateur). Cela ne pose aucun problème, et est même normal si on prend l'approche bayésienne de la notion de probabilité, i.e., une mise en nombre dépendant de la connaissance dont on dispose à propos de l'événement futur.

La reproductibilité de résultat est toujours conditionnelle à l'expérience, observateur compris ! Ce qui est reproduit n'est pas (seulement) le phénomène, mais le phénomène observé, ce qui inclut l'observateur et la relation entre observateur et phénomène.

L'usage d'éléments de modèle relatifs est en fait très courant en physique. Quand on applique des formules avec une vitesse, on utilise une donnée relative, et on ne voit pas trop en quoi cela pose un problème de reproductibilité de résultats !

Certains "paradoxes" de la physique quantique se dissolvent avec une approche relative de la fonction d'onde.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amanuensis]

Ce point de vue est-il en accord avec l'état actuel de la physique quantique? Est-il possible de caractériser autrement la fonction d'onde sans tomber dans l'arbitraire et la spéculation?

Il me semble que c'est un peu "poussé", la formulation indiquée (mais c'est une traduction...) montre un certain biais.

- "la théorie quantique ne décrit pas la réalité physique. Ce qu'elle fait est de fournir un algorithme permettant de calculer des probabilités d'événements macroscopiques ("clics de détecteurs") qui sont les conséquences de nos interventions expérimentales";
- "une fonction d'onde n'est qu'une expression mathématique destinée à évaluer des probabilités et dépend de celui qui fait ce calcul".

Il me semble qu'on peut supprimer une partie du biais comme suit :

- "la théorie quantique ne décrit pas nécessairement la réalité physique. Ce qu'elle fait est de fournir un algorithme permettant de calculer des probabilités d'événements macroscopiques ("clics de détecteurs") qui sont les conséquences de nos interventions expérimentales"; (1)
- "une fonction d'onde est une expression mathématique destinée à évaluer des probabilités et dépend de celui qui fait ce calcul".

Ce dont on est "sûr", c'est la capacité calculatoire et prédictive du modèle ; son rapport avec la "réalité physique" est une question difficile, dans la mesure où ce qu'est la "réalité physique" n'est pas du ressort de la démarche scientifique. Mais cela implique qu'on ne peut pas affirmer que la fonction d'onde ne décrit pas la "réalité physique" ! (Et l'aspect relatif n'est pas gênant : la vitesse est considérée en général comme décrivant une "réalité physique"...)

(1) Sans l'ajout de "nécessairement" ou équivalent la phrase est non sequitur : la deuxième partie n'a pas d'articulation logique avec la première. (Rien n'empêche la fonction d'onde de "faire" plusieurs choses !)

[inviteddd26fb4]

Merci pour vos réponses.

J'avais un doute sur la dépendance de la fonction d'onde vis-à-vis de l'observateur car je croyais avoir lu dans un manuel de mécanique quantique (de débutant) que les incertitudes en mécanique quantique n'étaient pas dues à une connaissance incomplète de l'observateur mais étaient propres au système microscopique lui-même.
Ainsi, il est possible de dire que la fonction d'onde ne décrit l'état physique à un instant donné du système physique en lui-même?

En suivant la première affirmation citée dans mon premier message, le monde perceptible par les sens est le monde à échelle humaine alors que ce qu'il est convenu d'appeler le monde microscopique est un monde virtuel siégeant dans le mental des théoriciens: ce dernier monde existe-t-il aussi extérieurement?

EDIT: message posté en même temps que le message de Amanuensis ci-dessus.

[invite6754323456711]

Mais cela implique qu'on ne peut pas affirmer que la fonction d'onde ne décrit pas la "réalité physique" !

Est-ce gênant, tant que les aspects prédictifs satisfont nos besoins d'utilités ? Elle décrit une représentation abstraite qui nous est utile de par sa facette prédictive. Nous n'avons accès qu'aux effets que nous devons de plus interpréter pour leur donner sens relativement à nos perceptions intersubjectives.

Patrick

[invite6754323456711]

En suivant la première affirmation citée dans mon premier message, le monde perceptible par les sens est le monde à échelle humaine alors que ce qu'il est convenu d'appeler le monde microscopique est un monde virtuel siégeant dans le mental des théoriciens: ce dernier monde existe-t-il aussi extérieurement?

Même le monde macroscopique nous l'appréhendons par nos représentations théoriques qui nous permettent d’instancier des modèles pour corroborer avec nos observations.

Patrick

[Amanuensis]

Ainsi, il est possible de dire que la fonction d'onde ne décrit l'état physique à un instant donné du système physique en lui-même?

Au contraire ! La vocation même de la fonction d'onde est de décrire l'état physique à un instant donné du système physique.

Ce sont les notions de "état physique" et "système physique" qui sont difficiles (et "instant donné" aussi, mais c'est un autre sujet). Ces termes font partie du modèle, et leur interprétation en termes de "réalité physique" est la question.

un monde virtuel siégeant dans le mental des théoriciens: ce dernier monde existe-t-il aussi extérieurement?

Votre question est "chargée", les expressions "virtuel" et "exister extérieurement" sous-entendent une certaine vision. Pouvez-vous ré-exprimer la question sans ces termes ou équivalents ?

[Amanuensis]

Est-ce gênant, tant que les aspects prédictifs satisfont nos besoins d'utilités ?

Je ne vois pas le rapport entre cette question et la phrase à laquelle elle répond.

[inviteddd26fb4]

Bonjour,

@Amanuensis: si la fonction d'onde dépend "de la connaissance dont on dispose à propos de l'événement futur", cela signifie qu'une partie au moins de la fonction d'onde est subjective et ne décrit pas le système physique mais la connaissance que nous en avons?
Cependant, dans le cas de l'équation de Schrödinger stationnaire, la fonction d'onde ne semble pas dépendre de l'observateur mais être caractéristique du système, et permet de calculer certaines de ses propriétés (par exemple les propriétés thermodynamiques d'une molécule) indépendamment de l'observateur, comme le proposais Paraboloide_Hyperbolique.

Je considère comme existant extérieurement un objet existant dans l'espace perceptible par les sens, et virtuel un objet dont on ne peut se faire qu'une représentation mentale.

[invite6754323456711]

Je ne vois pas le rapport entre cette question et la phrase à laquelle elle répond.

Que la question sur la réalité physique de la fonction d'onde est du deuxième ordre, malgré même qu'elle semble intéresser de plus en plus de physicien au vue des articles qui apparaissent sur son sujet.

Patrick

[invite6754323456711]

Je considère comme existant extérieurement un objet existant dans l'espace perceptible par les sens, et virtuel un objet dont on ne peut se faire qu'une représentation mentale.

Beaucoup de débat ont cours sur ces questions. Un exemple parmi bien d'autre

Les membres fondateurs du Collège de Physique et Philosophie.

Patrick

[Amanuensis]

@Amanuensis: si la fonction d'onde dépend "de la connaissance dont on dispose à propos de l'événement futur", cela signifie qu'une partie au moins de la fonction d'onde est subjective et ne décrit pas le système physique mais la connaissance que nous en avons?

Oui. Mais il y a un piège dans la notion de "système physique". Délimiter un "système physique" fait partie de la "connaissance". D'une certaine manière, il "n'existerait" qu'une fonction d'onde, celle de "l'Univers" (et donner un sens à ces expressions n'est pas facile). Parler de la fonction d'onde d'un "système" demande de "séparer" le système et son environnement, ce qui fait partie de "le connaître", et cette séparation n'est pas objective. C'est d'une part un choix de l'observateur, et c'est d'autre part dépendant des informations qu'il peut avoir.

Ou encore, une mesure ne concerne pas le "système" mesuré, mais l'interaction entre le "système" et l'instrument de mesure. La fonction d'onde ne parle pas du "système", mais des interactions potentielles du "système" et d'instruments de mesure (et des stats des résultats de la mesure).

Cependant, dans le cas de l'équation de Schrödinger stationnaire, la fonction d'onde ne semble pas dépendre de l'observateur mais être caractéristique du système, et permet de calculer certaines de ses propriétés (par exemple les propriétés thermodynamiques d'une molécule) indépendamment de l'observateur

C'est une vue trop simple. Qu'est-ce qu'une "caractéristique du système", sachant que les mesures portent sur une interaction entre le système et un instrument de mesure ?

Les grands "paradoxes" de la physique quantique amènent à mettre en doute l'idée de "caractéristique" d'un système. L'exemple classique est la violation des inégalités de Bell, violation qui rend très difficile d'interpréter le modèle comme parlant de "caractéristiques" du système (impossibilité de parler du résultat de certaines mesures non faites).

Je considère comme existant extérieurement un objet existant dans l'espace perceptible par les sens, et virtuel un objet dont on ne peut se faire qu'une représentation mentale.

Dans ce cas tout est virtuel. Tout ce qu'on appelle "objet" ne peut être appréhender que via une représentation mentale, par définition de "appréhender".

Il y a un continuum entre les "objets" qu'on considère comme "presque totalement réels" (tout ce qu'on voit, touche, etc.) et ceux dont le statut ontologique pose problème. Il n'y a pas un point délimitant d'un côté des objets réels et de l'autre des virtuels.

Si on fait de la physique, le plus simple (et c'est suffisant) est de considérer tout, sans exception, ce qui est manipulé dans les équations et les calculs comme "virtuel", comme des éléments de modèle. Le "réalisme" vient entièrement de la justesse des prédictions obtenues, et pas d'une adéquation (non testable) entre les modèles et une "réalité". La justesse des prédictions donne un sentiment d'adéquation à une "réalité", mais il n'y a pas moyen de cerner cette idée par une démarche scientifique.

L'idée virtuelle/réelle est métaphysique, et doit se discuter comme telle. (On pourrait aussi l'aborder du point de vue cognitif ; peut-être qu'un jour on pourra rationaliser non pas la virtualité/réalité d'objets, mais comment notre cognition classe les objets dans le continuum virtuel-réel.)

[inviteddd26fb4]

Merci pour vos réponses et pour la référence !

C'est une vue trop simple. Qu'est-ce qu'une "caractéristique du système", sachant que les mesures portent sur une interaction entre le système et un instrument de mesure ?

Les grands "paradoxes" de la physique quantique amènent à mettre en doute l'idée de "caractéristique" d'un système. L'exemple classique est la violation des inégalités de Bell, violation qui rend très difficile d'interpréter le modèle comme parlant de "caractéristiques" du système (impossibilité de parler du résultat de certaines mesures non faites).

Il me semble que ces difficultés n'ont lieu que lorsque l'on fait des expériences sur des systèmes microscopiques.

A partir de l'équation de Schrödinger stationnaire, je peux calculer la fonction d'onde d'un système microscopique (un atome ou une molécule par exemple): pour ce système, les paradoxes de la physique quantique ont lieu. Cependant, je peux aussi utiliser les informations de la fonction d'onde pour calculer par un traitement statistique les propriétés d'un ensemble macroscopique d'un très grand nombre de systèmes microscopiques (1 mol d'une substance radioactive ou chimique par exemple): pour ce système, les paradoxes de la physique quantique ne s'appliquent pas car il est de taille macroscopique, et pourtant la fonction d'onde me permet de calculer ses propriétés?

[invite7863222222222]

dans la mesure où ce qu'est la "réalité physique" n'est pas du ressort de la démarche scientifique.

On pourrait alors dire que l'importance de la réalité physique est d'être comme un moteur intellectuel de la recherche de nouveaux modèles (on ne travaille pas sur quelque chose qui dépend que de nous mais aussi peut-être sur quelque chose qui nous dépasse - ce que j'ai voulu dire par moteur).

[invite6754323456711]

Il me semble que ces difficultés n'ont lieu que lorsque l'on fait des expériences sur des systèmes microscopiques.

En mon sens Il faut juste faire un travail d'identification de la "langue de bois" utilisé dans les discours concernant les descriptions des systèmes macroscopiques pour faire apparaître des similitudes. La différence semble lié au fait que pour la strate macroscopique on peut faire comme si les structures du discours et ce sur quoi il portent sont isomorphes.

Qu'est ce qui caractérise une grandeur physique, la « force » par exemple sachant que la physique étant essentiellement fondée sur des mesures ? : Qu’est-ce qu’on mesure ?

Le contexte d’une observation et la relation entre l'observateur et la situation expérimentale crée ?


Patrick

[invite7863222222222]

Pas obligé de répondre absolument à ces questions...

[invite6754323456711]

Bonsoir,

Comme le fait remarquer didier dans sa signature "Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)"

Patrick

[Amanuensis]

On pourrait alors dire que l'importance de la réalité physique est d'être comme un moteur intellectuel de la recherche de nouveaux modèles (on ne travaille pas sur quelque chose qui dépend que de nous mais aussi peut-être sur quelque chose qui nous dépasse - ce que j'ai voulu dire par moteur).

On pourrait. Une de mes interrogations récurrentes est si cette idée n'est pas choisie parce que "plus noble" par rapport à l'autre possibilité (non nécessairement exclusive), plus prosaïque, que le moteur soit l'amélioration des capacités prédictives.

Il n'est d'ailleurs pas du tout évident que ce soit différent, la perception (pour ne pas dire croyance) de se rapprocher de la "réalité physique" n'étant pas indépendante de l'amélioration des capacités prédictives. Il serait intéressant (mais ce n'est pas le sujet) d'examiner ce qui est indépendant des capacités prédictives dans cette perception ; une forme d'esthétisme ?

[invite5e6af660]

Bonjour,

Dans leur article Quantum Theory Needs No "Interpretation", Fuch et Peres indiquent que selon eux:
- "la théorie quantique ne décrit pas la réalité physique. Ce qu'elle fait est de fournir un algorithme permettant de calculer des probabilités d'événements macroscopiques ("clics de détecteurs") qui sont les conséquences de nos interventions expérimentales";
- "une fonction d'onde n'est qu'une expression mathématique destinée à évaluer des probabilités et dépend de celui qui fait ce calcul".

Ce point de vue est-il en accord avec l'état actuel de la physique quantique? Est-il possible de caractériser autrement la fonction d'onde sans tomber dans l'arbitraire et la spéculation?

Bien cordialement,

Fjord

c'est une equation surtout très mal nomée... parceque c'est avant tout une probabilité.... donc elle ne peux décrire que des états probable... et sans doute pas une onde.... d'ailleur le debat onde/particule qui lui à donné vie, il me semble n'existe plus depuis longtemps.. il n'y a plus de particule en tant que tel en physique, quant aux ondes, ondule-t-elle vraiment, et ne sont-ce pas des illusions, en ce qu'elle ressemble a des ondes mais n'en sont absolument pas.... le statut de la lumière reste en quantique toujours "impossible" a décrire, et a comprendre, toute les expériences valide etant contradictoire les unes aux autres, ce qui n'aide pas à pour déterminer son statut...

a vue de nez, de toute façon le problème principal de la quantique reste dans l'incertitude de la mesure, et du fait que l'expérimentateur detruit ou trouble l'objet d'étude en le mesurant.... ce qui posera toujours le problème de l'inobejctivité des résultats.(ce qui en fait une science molle du fait de l'impossibilité de l'objectivisation (celle-ci ayant fait des heures de gloire de la physique classique)

[Paraboloide_Hyperbolique]

Bonjour,

Je suis d'accord avec le fait que deux expérimentateurs effectuant une même expérience de physique quantique obtiendront probablement des résultats différents, c'est-à-dire des fonctions d'ondes différentes (encore que cela dépende du type d'expérience et de ce que l'on y mesure). Dans le monde de la physique, on connaît ce fait depuis longtemps (~1 siècle). C'est pourquoi on ne s'amuse pas à comparer les fonctions d'ondes elles-mêmes mais la distribution probabiliste des différentes fonctions d'ondes, en réalisant un grand nombre de fois la même expérience. La mesure de cette distribution est objective.

[invite6754323456711]

La mesure de cette distribution est objective.

Ce qui induit alors l'objectivité de la non-localité basée sur le concept relationnel d’observable.

Patrick

[invite6754323456711]

c'est une equation surtout très mal nomée... parceque c'est avant tout une probabilité....

Il y a une analyse intéressante qu'avait fait J.L. Destouches, "Essai sur la forme générale des théories physiques". Les réflexions de J.L. Destouches (ainsi que de Bohr) pour lesquels l’opération de mesure est indissolublement constitutive du phénomène. Dans cette situation où l’on a affaire à des phénomènes suspendus à la mise en place de leurs conditions de constitution, la prévision est une tâche à la fois indispensable et complètement distincte de celle de représentation et de classification qui suppose des phénomènes déjà constitués.

La théorie doit dès lors se contenter de fournir des prévisions pour un résultat expérimental futur, sous la condition d’un ou de plusieurs résultats expérimentaux passé.

“Nous serions assez tentés d’appeler ‘réalité physique’ uniquement les résultats de mesure (...)” commence-t-il. Mais il ajoute aussitôt après: “Une telle réalité est loin d’être immédiate et d’être une donnée primitive; elle n’apparaît au contraire qu’après une longue évolution mentale. Ces résultats de mesure ne peuvent prendre une signification qu’une fois édifiée une théorie dans laquelle ils s’incorporent, et l’appareil de mesure lui-même ne se comprend qu’au moyen d’une théorie”

Patrick

[Paraboloide_Hyperbolique]

Ce qui induit alors l'objectivité de la non-localité basée sur le concept relationnel d’observable.

Patrick

Je ne suis pas sûr de vous suivre. Pouvez-vous expliciter votre phrase ?

[invite6754323456711]

Je ne suis pas sûr de vous suivre. Pouvez-vous expliciter votre phrase ?

J’interrogeais juste votre affirmation, le "parler sans dire". Plusieurs approches sont possibles dans l’inférence et l'interprétation des statistiques dont une fréquentiste (désigné par objective) et une autre Bayésienne (désigné par subjective).

Pour Poincaré "tout se passe comme si il y a non-localite" sous entendu dans un choix qui nous est propre ...

Non-localité qui pose problème à un point de vue objectif désigné par réalisme local.


Patrick

[invite6754323456711]

d'ailleur le debat onde/particule qui lui à donné vie, il me semble n'existe plus depuis longtemps..

Un autre point intéressant concernant les paroles sur le statut d'un concept. L’antinomie, exprime assez bien l'idée "d'idéalite transcendantale du monde". Les concepts antinomiques sont les modèles sous lesquels nous présentons les "choses". Il n'est pas nécessaire que les "choses" soient telles que les modèles les présentent.

Patrick

[invite7863222222222]

examiner ce qui est indépendant des capacités prédictives dans cette perception ; une forme d'esthétisme ?

je ne crois pas que l'esthetisme joue un role. Je pense plutot au besoin de faire des choix nobles évoqués au départ (qui le sont peut-être (?)).

[Amanuensis]

je ne crois pas que l'esthetisme joue un role. Je pense plutot au besoin de faire des choix nobles évoqués au départ (qui le sont peut-être (?)).

"Noble" ? Peut-être un autre mot pour l'idée que j'ai en utilisant "esthétisme" ?

[invite7863222222222]

"Noble" ? Peut-être un autre mot pour l'idée que j'ai en utilisant "esthétisme" ?

Noble me parle en tout cas plus.